JPH063469A - 核燃料要素 - Google Patents
核燃料要素Info
- Publication number
- JPH063469A JPH063469A JP4159239A JP15923992A JPH063469A JP H063469 A JPH063469 A JP H063469A JP 4159239 A JP4159239 A JP 4159239A JP 15923992 A JP15923992 A JP 15923992A JP H063469 A JPH063469 A JP H063469A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cladding tube
- end plug
- welded
- nuclear fuel
- fuel element
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)
- Arc Welding In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】核燃料要素における被覆管と端栓との溶接部を
改良して、溶接部が被覆管の直管部外径よりも大きくな
らないようにすることを目的とする。 【構成】核燃料ペレットを装填した被覆管の両端を上部
端栓および下部端栓で溶接密封してなる核燃料要素にお
いて、被覆管の少なくとも一端が縮径されており、一方
この縮径された被覆管の端部に溶接される端栓の接合端
面がテーパ状に面取りされていて、この両者を溶着した
ときにできる溶着部盛上り外径が被覆管直管部の外径よ
り小さいことを特徴とする。
改良して、溶接部が被覆管の直管部外径よりも大きくな
らないようにすることを目的とする。 【構成】核燃料ペレットを装填した被覆管の両端を上部
端栓および下部端栓で溶接密封してなる核燃料要素にお
いて、被覆管の少なくとも一端が縮径されており、一方
この縮径された被覆管の端部に溶接される端栓の接合端
面がテーパ状に面取りされていて、この両者を溶着した
ときにできる溶着部盛上り外径が被覆管直管部の外径よ
り小さいことを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は核燃料要素に関し、さら
に詳しくは端栓溶接部に改良を加えた核燃料要素に関す
る。
に詳しくは端栓溶接部に改良を加えた核燃料要素に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来の核燃料要素は一般に、図４に示す
ように被覆管に核燃料ペレットを充填し、一部にガスプ
レナムを設けて、この被覆管の両端を上・下端栓で溶接
密封して構成されている。図４において、１は核燃料要
素、２は上部端栓、３は被覆管、４は核燃料ペレット、
５は下部端栓である。被覆管３は全長に亘って外径が同
一であり、その構成材料は、ＦＢＲ燃料要素では通常Ｓ
ＵＳ３１６相当鋼か、あるいは耐スウェリング性や高温
強度等を向上させるためにこれに添加元素を加えた改良
オーステナイト鋼が用いられている。したがって、上部
端栓２および下部端栓５にもこれと同等のステンレス鋼
材料が用いられ、ＴＩＧ溶接によって気密に封止されて
いる。
ように被覆管に核燃料ペレットを充填し、一部にガスプ
レナムを設けて、この被覆管の両端を上・下端栓で溶接
密封して構成されている。図４において、１は核燃料要
素、２は上部端栓、３は被覆管、４は核燃料ペレット、
５は下部端栓である。被覆管３は全長に亘って外径が同
一であり、その構成材料は、ＦＢＲ燃料要素では通常Ｓ
ＵＳ３１６相当鋼か、あるいは耐スウェリング性や高温
強度等を向上させるためにこれに添加元素を加えた改良
オーステナイト鋼が用いられている。したがって、上部
端栓２および下部端栓５にもこれと同等のステンレス鋼
材料が用いられ、ＴＩＧ溶接によって気密に封止されて
いる。
【０００３】この気密溶接は、被覆管３の端部に上部端
栓２および下部端栓５の嵌合部７（上部端栓については
図示せず）を挿入し、ＴＩＧ溶接によって突き合わせ溶
接を行っている。このＴＩＧ溶接によって密封された溶
着部８は、図４に示すように被覆管外径よりも大きい盛
上りとなるのが普通である。
栓２および下部端栓５の嵌合部７（上部端栓については
図示せず）を挿入し、ＴＩＧ溶接によって突き合わせ溶
接を行っている。このＴＩＧ溶接によって密封された溶
着部８は、図４に示すように被覆管外径よりも大きい盛
上りとなるのが普通である。
【０００４】このような溶接部の盛上りがあると、例え
ばグリッド型燃料集合体においては、グリッドの支持突
起と被覆管との間隙を盛上り部が通過できるように大き
く設定しておくことが組み立て上必要である。しかし、
この間隙が大きい場合には、炉内冷却材の流力振動に起
因して突起との接触部被覆管に局部損耗（フレッティン
グ腐蝕）が起こり、燃料要素の健全性を損なうことがあ
る。また、ワイヤ型燃料集合体においては、ラッパ管内
に正三角形配列で周密な燃料要素束を構成するが、所定
配列ピッチ内でスペーサワイヤを通過させるために、盛
上りのある溶接部位では３本の燃料要素で囲まれた正三
角形の内側にワイヤがくるようにワイヤの巻き始点や下
部端栓の固定孔の周方位を予め特定する必要がある。
ばグリッド型燃料集合体においては、グリッドの支持突
起と被覆管との間隙を盛上り部が通過できるように大き
く設定しておくことが組み立て上必要である。しかし、
この間隙が大きい場合には、炉内冷却材の流力振動に起
因して突起との接触部被覆管に局部損耗（フレッティン
グ腐蝕）が起こり、燃料要素の健全性を損なうことがあ
る。また、ワイヤ型燃料集合体においては、ラッパ管内
に正三角形配列で周密な燃料要素束を構成するが、所定
配列ピッチ内でスペーサワイヤを通過させるために、盛
上りのある溶接部位では３本の燃料要素で囲まれた正三
角形の内側にワイヤがくるようにワイヤの巻き始点や下
部端栓の固定孔の周方位を予め特定する必要がある。
【０００５】また、燃料要素では溶接部の健全性を保証
するためにＸ線透過写真を撮影して微小な内部欠陥の有
無を検査するが、そのため、溶接部に材厚を等価にする
Ｘ線マスクを装着して鮮明なフィルムを得る方法がとら
れている。この場合、溶接部に盛上りがあると、Ｘ線マ
スクの挿入孔を大きめにするので隙間ができるために
“カブリ”が起こり、より鮮明な撮影フィルムが得られ
ない欠点があった。
するためにＸ線透過写真を撮影して微小な内部欠陥の有
無を検査するが、そのため、溶接部に材厚を等価にする
Ｘ線マスクを装着して鮮明なフィルムを得る方法がとら
れている。この場合、溶接部に盛上りがあると、Ｘ線マ
スクの挿入孔を大きめにするので隙間ができるために
“カブリ”が起こり、より鮮明な撮影フィルムが得られ
ない欠点があった。
【０００６】図５は従来技術の他の例を示すもので、端
栓５の接合端部の外径９を僅かに被覆管３の外径より小
さくし、かつその部分の熱容量が小さくなるようにくび
れ１０を設けてある。しかしながら、端栓５の形状をこ
のようにしてＴＩＧ溶接で密封しても、溶接部８は被覆
管外径より盛上りができるので、前記のごとくグリッド
型およびワイヤ型燃料集合体における問題は解決されな
い。
栓５の接合端部の外径９を僅かに被覆管３の外径より小
さくし、かつその部分の熱容量が小さくなるようにくび
れ１０を設けてある。しかしながら、端栓５の形状をこ
のようにしてＴＩＧ溶接で密封しても、溶接部８は被覆
管外径より盛上りができるので、前記のごとくグリッド
型およびワイヤ型燃料集合体における問題は解決されな
い。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題に対
処してなされたもので、核燃料要素における被覆管と端
栓との溶接部を改良して、溶接部が被覆管の直管部外径
よりも大きくならないようにすることを目的とするもの
である。
処してなされたもので、核燃料要素における被覆管と端
栓との溶接部を改良して、溶接部が被覆管の直管部外径
よりも大きくならないようにすることを目的とするもの
である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、核燃
料ペレットを装填した被覆管の両端を上部端栓および下
部端栓で溶接密封してなる核燃料要素において、被覆管
の少なくとも一端が縮径されており、一方この縮径され
た被覆管の端部に溶接される端栓の接合端面がテーパ状
に面取りされていて、この両者を溶着したときにできる
溶着部盛上り外径が被覆管直管部の外径より小さいこと
を特徴とし、かかる改良により上記目的を達成するもの
である。
料ペレットを装填した被覆管の両端を上部端栓および下
部端栓で溶接密封してなる核燃料要素において、被覆管
の少なくとも一端が縮径されており、一方この縮径され
た被覆管の端部に溶接される端栓の接合端面がテーパ状
に面取りされていて、この両者を溶着したときにできる
溶着部盛上り外径が被覆管直管部の外径より小さいこと
を特徴とし、かかる改良により上記目的を達成するもの
である。
【０００９】
【作用】ＴＩＧ溶接は溶接金属を溶融することによって
接合するものであるので、前記したようにステンレス鋼
やジルコニウム合金のような被覆管材料の場合には、溶
着部が溶接前よりも盛上がる。その盛上りの大きさは、
材料組成、溶接条件（溶接電流、溶接速度、雰囲気
等）、開先設計等に依存している。
接合するものであるので、前記したようにステンレス鋼
やジルコニウム合金のような被覆管材料の場合には、溶
着部が溶接前よりも盛上がる。その盛上りの大きさは、
材料組成、溶接条件（溶接電流、溶接速度、雰囲気
等）、開先設計等に依存している。
【００１０】通常、ＦＢＲ被覆管の場合には、その肉厚
は約０．４ｍｍ〜０．７ｍｍ程度で、肉厚の１００％以
上の溶け込みが要求されている。
は約０．４ｍｍ〜０．７ｍｍ程度で、肉厚の１００％以
上の溶け込みが要求されている。
【００１１】このような要求条件で被覆管と端栓をＴＩ
Ｇ溶接すると、被覆管の太さや肉厚によって相違がある
が、経験的には被覆管外径に対して大略０．１〜０．２
ｍｍ（直径値）盛上がりのある溶着部が得られる。この
盛上りを溶接後に研削等で削除することは、溶接部の強
度並びに燃料要素の寿命低下につながる恐れがあるの
で、実施されていない。
Ｇ溶接すると、被覆管の太さや肉厚によって相違がある
が、経験的には被覆管外径に対して大略０．１〜０．２
ｍｍ（直径値）盛上がりのある溶着部が得られる。この
盛上りを溶接後に研削等で削除することは、溶接部の強
度並びに燃料要素の寿命低下につながる恐れがあるの
で、実施されていない。
【００１２】本発明では、図２に示すように、燃料要素
１における被覆管３の一端を縮径とし、一方それに溶接
する端栓の接合端面を図３に示すように面取りして、両
者をＴＩＧ溶接してあるので、図１に示すように、前記
縮径と面取りにより凹んだ範囲内に溶接部の盛上りがで
きる。したがって、本発明の燃料要素では、溶接部の盛
上りは被覆管の外径および端栓の外径を越えることがな
い。
１における被覆管３の一端を縮径とし、一方それに溶接
する端栓の接合端面を図３に示すように面取りして、両
者をＴＩＧ溶接してあるので、図１に示すように、前記
縮径と面取りにより凹んだ範囲内に溶接部の盛上りがで
きる。したがって、本発明の燃料要素では、溶接部の盛
上りは被覆管の外径および端栓の外径を越えることがな
い。
【００１３】また、本発明では、被覆管の肉厚を減少さ
せないので、被覆管の強度を低下させることがなく、Ｘ
線透過法により溶接部検査を行う場合でも何ら加工を施
す必要がない。
せないので、被覆管の強度を低下させることがなく、Ｘ
線透過法により溶接部検査を行う場合でも何ら加工を施
す必要がない。
【００１４】なお、燃料ペレットを被覆管に装填する場
合は、下部端栓溶接後、上部端栓側から装填することが
できるので、従来のペレット装填工程がそのまま使用で
きる。
合は、下部端栓溶接後、上部端栓側から装填することが
できるので、従来のペレット装填工程がそのまま使用で
きる。
【００１５】
【実施例】本発明の実施例を図１〜３を参照して以下に
説明する。図１は本発明の一実施例である核燃料要素の
縦断面図である。この図に示すように、本実施例の核燃
料要素１１は従来の核燃料要素と同様に、被覆管１３の
端部に上部端栓１２および下部端栓１５が気密溶接され
ており、被覆管内に核燃料ペレットが装填されている
が、被覆管１３と下部端栓１５の溶接部は以下のように
なっている。
説明する。図１は本発明の一実施例である核燃料要素の
縦断面図である。この図に示すように、本実施例の核燃
料要素１１は従来の核燃料要素と同様に、被覆管１３の
端部に上部端栓１２および下部端栓１５が気密溶接され
ており、被覆管内に核燃料ペレットが装填されている
が、被覆管１３と下部端栓１５の溶接部は以下のように
なっている。
【００１６】まず、図２に示すごとく被覆管１３はその
下端部１６が縮径加工され、外径６．５mmのものが０．
２mm縮径されて６．３mmとなっている。これは、ＳＵＳ
３１６相当鋼からなる外径６．５mm，肉厚０．４５mmの
ＦＢＲ被覆管の一端を、端部ロール圧延法によって外径
差０．２mmまで縮径加工して得た。
下端部１６が縮径加工され、外径６．５mmのものが０．
２mm縮径されて６．３mmとなっている。これは、ＳＵＳ
３１６相当鋼からなる外径６．５mm，肉厚０．４５mmの
ＦＢＲ被覆管の一端を、端部ロール圧延法によって外径
差０．２mmまで縮径加工して得た。
【００１７】一方、下部端栓１５は被覆管へ挿入される
嵌合部１７を有し、かつ接合端面は被覆管の縮径相当部
分を残し軸心に対して３０度のテーパ状面取り形状１８
となっている。この下部端栓は、被覆管と同一材料の棒
材から機械加工によって、被覆管端部へのはめ合加工を
した後、上記テーパ状面取り加工を行って得た。
嵌合部１７を有し、かつ接合端面は被覆管の縮径相当部
分を残し軸心に対して３０度のテーパ状面取り形状１８
となっている。この下部端栓は、被覆管と同一材料の棒
材から機械加工によって、被覆管端部へのはめ合加工を
した後、上記テーパ状面取り加工を行って得た。
【００１８】上記の被覆管と下部端栓を用いて、予め得
た完全溶け込み条件で全周ＴＩＧ溶接を行った。１９は
溶接盛上り部である。溶接後にＸ線透過法およびヘリウ
ムリーク試験機によって、溶接部の内部欠陥、溶接部の
漏れの有無を検査し、健全であることを確認した。この
寸法測定をした結果、溶着部外径６．４２mm（盛上り
０．１２mm、直径値）、盛上り幅約２．３mmであった。
た完全溶け込み条件で全周ＴＩＧ溶接を行った。１９は
溶接盛上り部である。溶接後にＸ線透過法およびヘリウ
ムリーク試験機によって、溶接部の内部欠陥、溶接部の
漏れの有無を検査し、健全であることを確認した。この
寸法測定をした結果、溶着部外径６．４２mm（盛上り
０．１２mm、直径値）、盛上り幅約２．３mmであった。
【００１９】この結果、この溶着部は被覆管外径６．５
mmに対して縮径差０．２mmにすることによって外径６．
４２mmとなり、被覆管直管部に対し十分小さい溶接が得
られる。
mmに対して縮径差０．２mmにすることによって外径６．
４２mmとなり、被覆管直管部に対し十分小さい溶接が得
られる。
【００２０】本発明の他の実施例として、外径８．５m
m、肉厚０．４５mmの改良オーステナイト鋼の被覆管を
縮径差０．２mmに加工し、その他の条件は上記実施例と
同様にしてＴＩＧ溶接を行った。その結果、溶着部外径
８．４９mm、盛上り幅約２．５mmのものが得られた。
m、肉厚０．４５mmの改良オーステナイト鋼の被覆管を
縮径差０．２mmに加工し、その他の条件は上記実施例と
同様にしてＴＩＧ溶接を行った。その結果、溶着部外径
８．４９mm、盛上り幅約２．５mmのものが得られた。
【００２１】上記実施例はいずれも下部端栓の溶接につ
いてであるが、本発明は上部端栓の溶接についても同様
に実施することができる。その場合は、燃料ペレットを
装填した後縮径して溶接するか、あるいは上部端栓を予
め縮径した後溶接し、その後で下部側から燃料ペレット
を装填することによって実施することができる。
いてであるが、本発明は上部端栓の溶接についても同様
に実施することができる。その場合は、燃料ペレットを
装填した後縮径して溶接するか、あるいは上部端栓を予
め縮径した後溶接し、その後で下部側から燃料ペレット
を装填することによって実施することができる。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は核燃料要
素における被覆管と端栓との溶接部を改良して、溶接部
が被覆管の直管部外径よりも大きくならないようにした
ので、グリッド型燃料集合体においてはグリッド支持突
起と被覆管との間隙を従来より小さくすることができ、
その結果冷却材の流力振動に起因するフレッティング腐
食を防止することができる。またワイヤ型燃料集合体に
おいては、下部側の溶着部断面内でのワイヤーの通過位
置に配慮する必要がなくなり、所定の配列ピッチで組み
立てが可能となる。
素における被覆管と端栓との溶接部を改良して、溶接部
が被覆管の直管部外径よりも大きくならないようにした
ので、グリッド型燃料集合体においてはグリッド支持突
起と被覆管との間隙を従来より小さくすることができ、
その結果冷却材の流力振動に起因するフレッティング腐
食を防止することができる。またワイヤ型燃料集合体に
おいては、下部側の溶着部断面内でのワイヤーの通過位
置に配慮する必要がなくなり、所定の配列ピッチで組み
立てが可能となる。
【図１】本発明の一実施例である核燃料要素の縦断面
図。
図。
【図２】図１の燃料要素の被覆管下部の断面図。
【図３】図１の燃料要素の下部端栓の形状図。
【図４】従来の燃料要素の概略部分断面図。
【図５】従来の他の燃料要素の下部端栓溶接部の断面
図。
図。
１１…燃料要素、１２…上部端栓、１３…被覆管、１５
…下部端栓、１６…被覆管下端部、１７…嵌合部、１８
…テーパ状面取り、１９…溶着盛上り部。
…下部端栓、１６…被覆管下端部、１７…嵌合部、１８
…テーパ状面取り、１９…溶着盛上り部。
Claims (1)
- 【請求項１】 核燃料ペレットを装填した被覆管の両端
を上部端栓および下部端栓で溶接密封してなる核燃料要
素において、被覆管の少なくとも一端が縮径されてお
り、一方この縮径された一端に溶接される端栓の接合端
面がテーパ状に面取りされていて、この両者を溶着した
ときにできる溶着部盛上り外径が被覆管直管部の外径よ
り小さいことを特徴とする核燃料要素。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4159239A JPH063469A (ja) | 1992-06-18 | 1992-06-18 | 核燃料要素 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4159239A JPH063469A (ja) | 1992-06-18 | 1992-06-18 | 核燃料要素 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH063469A true JPH063469A (ja) | 1994-01-11 |
Family
ID=15689390
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4159239A Pending JPH063469A (ja) | 1992-06-18 | 1992-06-18 | 核燃料要素 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH063469A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103106929A (zh) * | 2013-02-04 | 2013-05-15 | 中国核动力研究设计院 | 超临界水堆的改进型环形燃料元件及其构成的燃料组件 |
| WO2013087869A1 (fr) * | 2011-12-14 | 2013-06-20 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Procédé de soudage par résistance d'un bouchon sur une gaine d'un crayon de combustible |
-
1992
- 1992-06-18 JP JP4159239A patent/JPH063469A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013087869A1 (fr) * | 2011-12-14 | 2013-06-20 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Procédé de soudage par résistance d'un bouchon sur une gaine d'un crayon de combustible |
| FR2984582A1 (fr) * | 2011-12-14 | 2013-06-21 | Commissariat Energie Atomique | Procede de soudage par resistance d'un bouchon sur une gaine d'un crayon de combustible |
| CN103106929A (zh) * | 2013-02-04 | 2013-05-15 | 中国核动力研究设计院 | 超临界水堆的改进型环形燃料元件及其构成的燃料组件 |
| CN103106929B (zh) * | 2013-02-04 | 2016-03-02 | 中国核动力研究设计院 | 超临界水堆的改进型环形燃料元件及其构成的燃料组件 |
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